Які бувають стовбурові клітини?
Про стовбурові клітини написано багато, як пізнавальних, так і глибоко наукових статей.
Однак необхідно торкнутися цього питання ще раз і нагадати читачеві про основних видах стовбурових клітин. Для простоти частина матеріалу взята з відкритого джерела Вікіпедія.
Класифікація стовбурових клітин
Стовбурові клітини можна розділити на три основні групи в залежності від джерела їх отримання: ембріональні, фетальні і постнатальні (стовбурові клітини дорослого організму).
Ембріональні стовбурові клітини
Ембріональні стовбурові клітини (ЕСК) утворюють внутрішню клітинну масу (ВКМ), або ембріобласт. на ранній стадії розвитку ембріона. Вони є плюрипотентними. Важливий плюс ЕСК полягає в тому, що вони не експресують HLA (human leucocyte antigens), тобто не виробляють антигени тканинної сумісності. Кожна людина має унікальний набір цих антигенів, і їх розбіжність у донора і реципієнта є найважливішою причиною несумісності при трансплантації. Відповідно, шанс того, що донорські ембріональні клітини будуть відірвані організмом реципієнта дуже невисокий. Слід зазначити, що клінічні випробування із застосуванням диференційованих дериватів (похідних клітин) ЕСК вже розпочато. Для отримання ЕСК в лабораторних умовах доводиться руйнувати бластоцисту. щоб виділити ВКМ, тобто руйнувати ембріон. Тому дослідники вважають за краще працювати не з ембріонами безпосередньо, а з готовими, раніше виділеними лініями ЕСК.
Клінічні дослідження з використанням ЕСК піддаються особливій етичній експертизі. У багатьох країнах дослідження ЕСК обмежені законодавством.
Одним з головних недоліків ЕСК є неможливість використання аутогенного, тобто власного матеріалу, при трансплантації, оскільки виділення ЕСК з ембріона несумісне з його подальшим розвитком.
Фетальні стовбурові клітини
Фетальні стовбурові клітини отримують з плодового матеріалу після аборту (зазвичай термін гестації, тобто внутрішньоутробного розвитку плода, становить 9-12 тижнів). Природно, вивчення і використання такого біоматеріалу також породжує етичні проблеми. У деяких країнах, наприклад, на Україні і в Великобританії. тривають роботи по їх вивченню і клінічного застосування. Наприклад, британська компанія ReNeuron досліджує можливості використання фетальних стовбурових клітин для терапії інсульту.
Постнатальні стовбурові клітини
Незважаючи на те, що стовбурові клітини зрілого організму мають меншу потентность в порівнянні з ембріональними та фетальними стовбуровими клітинами, тобто можуть породжувати меншу кількість різних типів клітин, етичний аспект їх дослідження і застосування не викликає серйозної полеміки.
Крім того, можливість використання аутогенного матеріалу забезпечує ефективність і безпеку лікування. Стовбурові клітини дорослого організму можна поділити на три основні групи: гемопоетичні (кровотворні), мультипотентні мезенхімальні (стромальні) і тканеспеціфічние клітини-попередниці. Іноді в окрему групу виділяють клітини пуповинної крові, оскільки вони є найменш диференційованими з усіх клітин зрілого організму, тобто мають найбільшу потентность.
Пуповинна кров в основному містить гемопоетичні стовбурові клітини, а також мультипотентні мезенхімальні, але в ній присутні і інші унікальні різновиди стовбурових клітин, при певних умовах здатні диференціюватися в клітини різних органів і тканин.
Гемопоетичні стовбурові клітини
Визначення гемопоетичних клітин було грунтовно переглянуто протягом останніх 20 років. Гемопоетичних тканина містить клітини з довгостроковими і короткостроковими можливостями до регенерації. включаючи мультипотентні, олігопотентние і клітини-попередники. Мієлоїдна тканина містить одну ГСК на 10 000 клітин. ГСК є неоднорідною популяцією.
Розрізняють три субпопуляції ГСК, відповідно до пропорційним відношенням лимфоидного потомства до мієлоїдний (Л / M). У мієлоїдний орієнтованих ГСК низьке Л / М співвідношення (> 0, <3), у лимфоидно ориентированных - высокое (>10). Третя група складається з «збалансованих» ГСК, для яких 3 ≤ Л / M ≤ 10. В даний час активно досліджуються властивості різних груп ГСК, проте проміжні результати показують, що тільки мієлоїдний орієнтовані і «збалансовані» ГСК здатні до тривалого самовідтворення.
Крім того, експерименти з трансплантації показали, що кожна група ГСК переважно відтворює свій тип клітин крові, що дозволяє припустити наявність успадкованої епігенетичної програми для кожної субпопуляції.
До початку використання пуповинної крові основним джерелом ГСК вважався кістковий мозок. Це джерело і сьогодні досить широко використовується в трансплантології. ГСК розташовуються в кістковому мозку у дорослих, включаючи стегнові кістки. ребра. мобілізації грудини і інші кістки. Клітини можуть бути отримані безпосередньо з стегна за допомогою голки і шприца, або з крові після попередньої обробки цитокінами. включаючи G-CSF (гранулоцитарний колонієстимулюючий фактор), що сприяє вивільненню клітин з кісткового мозку.
Другим, найбільш важливим і перспективним джерелом ГСК є пуповинна кров. Концентрація ГСК в пуповинної крові в десять разів вище, ніж в кістковому мозку. Крім того, у цього джерела є ряд переваг. Найважливіші з них:
- Вік. Пуповинна кров збирається на самому ранньому етапі життя організму. ГСК пуповинної крові максимально активні, оскільки не піддавалися негативному впливу зовнішнього середовища (інфекційні захворювання. Нездорове харчування і т. Д.). ГСК пуповинної крові здатні створити велику клітинну популяцію в короткий термін.
- Сумісність. Використання аутологичного матеріалу, тобто власної пуповинної крові гарантує 100% -ву сумісність. Сумісність з братами і сестрами становить до 25%, як правило, можливо також використання пуповинної крові дитини для лікування інших близьких родичів. Для порівняння, ймовірність знаходження відповідного донора стовбурових клітин - від 1: 1000 до 1: 1000 000.
Мультипотентні мезенхімальні стромальні клітини
Мультипотентні мезенхімальні стромальні клітини (ММСК) - мультипотентні стовбурові клітини, здатні диференціюватися в остеобласти (клітини кісткової тканини), хондроцити (хрящові клітини) і адипоцити (жирові клітини), кардіоміоцити, нервова тканина, гепатоцити. Властивості ММСК постійно вивчаються і з кожним роком відкриваються нові можливості перетворення цих клітин в інші типи клітин і тканин.
Попередниками ММСК в ембріогенного період розвитку є мезенхімальні стовбурові клітини (МСК). Вони можуть бути виявлені в місцях поширення мезенхіми. тобто зародкової сполучної тканини.
Основним джерелом ММСК є кістковий мозок. Крім того, вони виявлені в жировій тканині і ряді інших тканин з хорошим кровопостачанням. Існує ряд доказів того, що природна тканинна ніша ММСК розташована периваскулярно - навколо кровоносних судин. Крім того, ММСК були виявлені в пульпі молочних зубів, амніотичної (навколоплідної) рідини. пуповинної крові і Вартоновим драглям. Ці джерела досліджуються, але рідко застосовуються на практиці.
Був проведений ряд експериментів по диференціювання ММСК в нейроноподобние клітини, але дослідники як і раніше сумніваються, що отримані нейрони є функціональними. Експерименти також проводяться в області диференціювання ММСК в міоцити - клітини м'язової тканини. Найважливішою і найбільш перспективною галуззю клінічного застосування ММСК є котрансплантація спільно з ГСК з метою поліпшення приживлення зразка кісткового мозку або стовбурових клітин пуповинної крові.
Численні дослідження показали, що ММСК людини можуть уникати відторгнення при трансплантації, вступати у взаємодію з дендритними клітинами і Т-лімфоцитами і створювати імуносупресивну мікросередовище за допомогою вироблення цитокінів.
Було доведено, що імуномодулюючі функції ММСК людини підвищуються, коли їх пересаджують в запалену середу з підвищеним рівнем гамма-інтерферону. Інші дослідження суперечать цим висновкам, що обумовлено гетерогенної природою ізольованих МСК і значною різницею між ними, в залежності від способу культивування.
Тканеспеціфічние прогеніторні клітини
Тканеспеціфічние прогеніторні клітини (клітини-попередниці) - малодиференційовані клітини, які розташовуються в різних тканинах і органах і відповідають за оновлення їх клітинної популяції, тобто заміщають загиблі клітини. До них, наприклад, відносяться миосателлитоцитов (попередники м'язових волокон), клітини-попередниці лімфо і мієлопоез. Ці клітини є оліго- і уніпотентнимі і їх головна відмінність від інших стовбурових клітин в тому, що клітини-попередниці можуть ділитися лише певну кількість разів, в той час як інші стовбурові клітини здатні до необмеженого самооновлення. Тому їх приналежність до істинно стовбуровим клітинам береться під сумнів. Окремо досліджуються нейтральні стовбурові клітини, які також відносяться до групи тканеспеціфічних. Вони диференціюються в процесі розвитку ембріона і в плодовий період, в результаті чого відбувається формування всіх нервових структур майбутнього дорослого організму, включаючи центральну і периферичну нервові системи. Ці клітини були виявлені і в ЦНС дорослого організму, зокрема, в субепендімальние зоні, в гіпокампі. нюховому мозку і т. д. Не дивлячись на те, що велика частина загиблих нейронів не заміняють, процес нейрогенеза в дорослому ЦНС все-таки можливий за рахунок нейтральні стовбурових клітин, тобто популяція нейронів може «відновлюватися», однак це відбувається в такому обсязі, що не позначається істотно на результатах патологічних процесів.
Крім перерахованих вище типів стовбурових клітин з традиційних джерел останнім часом з'явилося нове джерело - це Індуковані плюрипотентні стовбурові клітини (induced pluripotent stem cells, iPSC або iPS).
Цей абсолютно новий тип вдалося отримати з клітин різних тканин (в першу чергу фібробластів) за допомогою їх перепрограмування методами генетичної інженерії.
Закінчуючи короткий огляд типів стовбурових клітин необхідно відзначити, що в клінічній практиці для лікування захворювань застосовуються в повному обсязі види клітин і не для будь-яких захворювань.
Найбільш «безпечними» для застосування в медичній практиці вважаються аутологічні (власні) клітини пацієнта отримані з жирової тканини, кісткового мозку або пуповинної крові, інші типи клітин проходять різні стадії клінічних випробувань і ймовірно незабаром займуть своє місце в арсеналі лікувальних інструментів клітинної терапії.